基于火灾模拟的半封闭矿热炉烟气量计算方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115841041A(43)申请公布日2023.03.24(21)申请号202211639158.4(22)申请日2022.12.20(71)申请人四川骏驰冶金成套设备制造有限公司地址611800四川省成都市四川都江堰经济开发区拉法基大道(72)发明人鞠孝书陈宏锐杨青平李闯杨海峰(74)专利代理机构成都九鼎天元知识产权代理有限公司51214专利代理师刘凯(51)Int.Cl.G06F30/20(2020.01)G16C20/10(2019.01)权利要求书4页说明书11页(54)发明名称基于火灾模拟的半封闭矿热炉烟气量计算方法(57)摘要本发明公开了一种适用于引用火灾模型的思路测算大型半封闭矿热炉烟气量的计算方法，包括获取半封闭矿热炉焖烧后，进行捣炉、扎料操作时，单位时间内平均火灾载荷密度，获取半封闭矿热炉捣炉、扎料操作时释放的CO及炉口参与燃烧的还原剂完全燃烧的理论时间以及计算得到半封闭矿热炉捣炉、扎料操作后，轰燃阶段的最大热释放速率，获得半封闭矿热炉的烟气体积流量。该方法结合生产操作选用半封闭矿热炉最差的工况条件与火灾发生轰然阶段产生最大火灾热释放速率的情况相拟合，得出半封闭矿热炉最差工况与稳定、持续生产情况下的烟气量倍数关系，从而得出半封闭矿热炉的最大烟气体积流量为使用空气过量系数法合理选取半封闭矿热炉烟气量提供优选参考。CN115841041ACN115841041A权利要求书1/4页1.基于火灾模拟的半封闭矿热炉烟气量计算方法，其特征在于：设定矿热炉生产时的平均可燃产物生成及燃烧情况作为炉口燃烧的稳定阶段，设定矿热炉捣炉、扎料炉况作为炉口燃烧的轰燃阶段，选取稳定阶段到轰燃阶段作为半封闭矿热炉炉口燃烧的研究区间，以该炉口部位燃烧情况作为基础模型，计算半封闭矿热炉生产过程中烟气量的具体过程为：步骤一：获取半封闭矿热炉焖烧后，进行捣炉、扎料操作时，单位时间内平均火灾载荷密度QPmax，单位为MJ/㎡，式中：n为焖烧时间系数，取焖烧时间t1与单位时间的比值；ω为半封闭矿热炉生产产品Si元素含量百分比，单位为％；Qh为半封闭矿热炉产量，单位为t/h；Hico为CO燃烧热值，单位为MJ/kg；Hic为碳质还原剂燃烧热值，单位为MJ/kg；d为炉口燃烧面直径，d＝Φ+0.7，单位为m；步骤二：获取半封闭矿热炉捣炉、扎料操作时释放的CO及炉口参与燃烧的还原剂完全燃烧的理论时间t0，单位为min，式中：qt为房间设计火灾载荷密度，MJ/㎡；D为烟罩内径，单位为m；H为烟罩净空高度，单位为m；Φ为炉膛直径，单位为m；h为半封闭矿热炉烟罩各类通风口的当量高度，单位为m；Av为半封闭矿热炉烟罩各类通风口的面积，单位为㎡；步骤三：计算得到半封闭矿热炉捣炉、扎料操作后，轰燃阶段的最大热释放速率Qmax，单位为kW，以获取最大烟气量的计算值为目的，假设炉内全部的热释放速率Qmax对应的热量全部被烟气带走，且在600℃时达到稳定状态，依据此时烟气的比热容和烟气密度，则烟气质量流量M，单位为kg/h和体积流量G，单位为m3/h的关系式为：式中：M为半封闭矿热炉烟气质量流量，单位为kg/h；ρ为600℃时烟气密度，单位为kg/m3；2CN115841041A权利要求书2/4页C为烟气的比热容，单位为J/(kg·℃)；其中，计算获得的G即为半封闭矿热炉的最大烟气流量，通过最大烟气流量折合标况，则获得为使用空气过量系数法选取半封闭矿热炉烟气量的最优取值上限。2.根据权利要求1所述的基于火灾模拟的半封闭矿热炉烟气量计算方法，其特征在于：在所述步骤一中，以半封闭矿热炉内碳质还原剂主要用于原料矿中SiO2还原的反应方程式为基础，推导出半封闭矿热炉生产时，反应生成的CO均匀地从炉口部分溢出，产生的CO量为：qco＝2.22Hico·ω·Qh半封闭矿热炉生产时，炉口存在碳质还原剂的直接燃烧损失，取固定碳的10％计入烧损，则参与燃烧的碳质还原剂量为：以煤为还原剂时qc1＝0.2Hic·ω·Qh；以焦炭为还原剂时qc2＝0.13Hic·ω·Qh；基于以求得最大Qmax为目标，则直接选取qc1式的值，即：qc＝0.2Hic·ω·Qh设定产生的CO和烧失的还原剂完全燃烧，即燃烧因子取值为1；其中，火焰燃烧面积为即为0.785(Φ+0.7)2，则燃烧空间内，单位时间的平均设计火灾载荷密度计算式如下：基于以获取最大烟气量的计算为目的，设定焖烧期间无还原气体溢出料面，焖烧过后释放出的还原气体集中在炉口部位燃烧，直至产生轰燃作为燃烧的研究阶段，以最多的焖烧期间产生的还原气体CO量来参与计算，以便得到轰燃时最大的可燃物热释放速率，即轰燃时最大火灾载荷密度Qmax按下式计算：最后，将qco以及qc的计算公式带入上述中，从而